本發(fā)明涉及機(jī)器人，具體為一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代城市及工業(yè)管道網(wǎng)絡(luò)中，管道承擔(dān)著輸送水、天然氣、石油、化工產(chǎn)品等關(guān)鍵任務(wù)。隨著管道的長期使用，管道內(nèi)部可能由于腐蝕、磨損、沉積物積累等原因出現(xiàn)故障，進(jìn)而影響輸送效率，甚至可能引發(fā)安全事故。因此，對管道進(jìn)行定期檢測和維護(hù)是確保其正常運(yùn)行的必要手段。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，管道檢測機(jī)器人逐漸成為自動(dòng)化檢測的有效解決方案。這類機(jī)器人能夠深入管道中，憑借其小巧的結(jié)構(gòu)和靈活的運(yùn)動(dòng)模式，適應(yīng)不同管徑和管道結(jié)構(gòu)的復(fù)雜環(huán)境。

2、然而，現(xiàn)有的管道檢測機(jī)器人仍然面臨一些技術(shù)難題?，F(xiàn)有機(jī)器人在應(yīng)對復(fù)雜管道結(jié)構(gòu)(如彎管道等)時(shí)，通常缺乏足夠的靈活性，容易出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)卡滯、檢測盲區(qū)等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，解決現(xiàn)有機(jī)器人在應(yīng)對復(fù)雜管道結(jié)構(gòu)(如彎管道等)時(shí)，通常缺乏足夠的靈活性，容易出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)卡滯、檢測盲區(qū)的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，包括柔性桿，所述柔性桿的兩端均設(shè)置有機(jī)器人單體，所述機(jī)器人單體包括運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、繩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

3、所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)輪、萬向節(jié)，萬向節(jié)一側(cè)通過聯(lián)軸器與運(yùn)動(dòng)輪固連，萬向節(jié)另一側(cè)連接有轉(zhuǎn)動(dòng)軸；

4、所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)梁、直流電機(jī)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)梁通過軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，所述直流電機(jī)的輸出端固定連接有主動(dòng)輪，所述主動(dòng)輪通過皮帶與從動(dòng)輪連接，所述從動(dòng)輪安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)梁上，所述直流電機(jī)外壁固定連接有電機(jī)架；

5、所述繩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端固定連接有繩驅(qū)輪，所述繩驅(qū)輪的外壁設(shè)置有驅(qū)動(dòng)繩，所述驅(qū)動(dòng)繩的外壁設(shè)置有限位輪，所述驅(qū)動(dòng)繩遠(yuǎn)離繩驅(qū)輪的一端設(shè)置有連接點(diǎn)。

6、優(yōu)選的，所述步進(jìn)電機(jī)使用步進(jìn)電機(jī)螺栓進(jìn)行固定，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、繩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使用連接銷連接和固定。

7、優(yōu)選的，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器連接在運(yùn)動(dòng)輪與萬向節(jié)之間，所述萬向節(jié)的另一端連接到轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸與從動(dòng)輪固定連接，受皮帶驅(qū)動(dòng)，所述從動(dòng)輪通過萬向節(jié)將動(dòng)力傳遞至運(yùn)動(dòng)輪。

8、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)梁的內(nèi)部固定連接有限位銷，所述限位銷用于限制轉(zhuǎn)動(dòng)梁與電機(jī)架之間的相對運(yùn)動(dòng)。

9、優(yōu)選的，所述直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)通過統(tǒng)一的電氣控制系統(tǒng)控制。

10、優(yōu)選的，所述限位輪的外壁材料為耐磨橡膠。

11、優(yōu)選的，所述步進(jìn)電機(jī)螺栓固定在機(jī)器人單體的上底座和下底座之間。

12、優(yōu)選的，所述柔性桿通過限位銷進(jìn)行限制。

13、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)梁上設(shè)有多個(gè)安裝孔，用于固定聯(lián)軸器和軸承。

14、本發(fā)明提供了一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人。具備以下有益效果：

15、1、本發(fā)明的機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，通過柔性桿和繩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的靈活配合，能夠適應(yīng)不同管徑、彎管等復(fù)雜管道結(jié)構(gòu)。在面對不同的管道條件時(shí)，機(jī)器人能夠通過自動(dòng)調(diào)節(jié)姿態(tài)，確保其在狹窄或復(fù)雜的管道中順暢通過。

16、2、本發(fā)明機(jī)器人采用統(tǒng)一的電氣控制系統(tǒng)，結(jié)合閉環(huán)反饋機(jī)制，能夠?qū)﹄姍C(jī)的速度、方向以及位置進(jìn)行精確控制。這一設(shè)計(jì)保證了機(jī)器人在管道中的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)大大提高了管道檢測的精度和可靠性。

17、3、本發(fā)明關(guān)鍵部件如限位輪的外壁采用耐磨橡膠，顯著減少了驅(qū)動(dòng)繩與其他結(jié)構(gòu)之間的摩擦損耗，延長了機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的使用壽命，確保設(shè)備在高頻檢測作業(yè)中依然具有良好的耐用性。

18、4、本發(fā)明機(jī)器人通過步進(jìn)電機(jī)螺栓和連接銷等進(jìn)行模塊化組裝，便于拆裝與維護(hù)。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)使得機(jī)器人具備良好的擴(kuò)展性，可以根據(jù)不同的檢測需求添加額外的傳感器或執(zhí)行器，以滿足更多場景下的使用需求。

技術(shù)特征：

1.一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，其特征在于；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)(301)使用步進(jìn)電機(jī)螺栓(401)進(jìn)行固定，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(20)、繩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(30)使用連接銷(404)連接和固定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)還包括聯(lián)軸器(102)，所述聯(lián)軸器(102)連接在運(yùn)動(dòng)輪(101)與萬向節(jié)之間，所述萬向節(jié)的另一端連接到轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸與從動(dòng)輪(205)固定連接，受皮帶(202)驅(qū)動(dòng)，所述從動(dòng)輪(205)通過萬向節(jié)將動(dòng)力傳遞至運(yùn)動(dòng)輪(101)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)梁(201)的內(nèi)部固定連接有限位銷(403)，所述限位銷(403)用于限制轉(zhuǎn)動(dòng)梁(201)與電機(jī)架(206)之間的相對運(yùn)動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，其特征在于，所述直流電機(jī)(203)和步進(jìn)電機(jī)(301)通過統(tǒng)一的電氣控制系統(tǒng)控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，其特征在于，所述限位輪(302)的外壁材料為耐磨橡膠。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)螺栓(401)固定在機(jī)器人單體的上底座和下底座之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)梁(201)上設(shè)有多個(gè)安裝孔，用于固定聯(lián)軸器(102)和軸承。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種具有柔性收展機(jī)構(gòu)可用于管道檢測的變結(jié)構(gòu)機(jī)器人，包括柔性桿，所述柔性桿的兩端均設(shè)置有機(jī)器人單體；所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)輪、萬向節(jié)，萬向節(jié)一側(cè)通過聯(lián)軸器與運(yùn)動(dòng)輪固連，萬向節(jié)另一側(cè)連接有轉(zhuǎn)動(dòng)軸；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)梁、直流電機(jī)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)梁與轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過軸承連接；所述繩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端固定連接有繩驅(qū)輪，所述繩驅(qū)輪的外壁設(shè)置有驅(qū)動(dòng)繩。通過柔性桿和繩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的靈活配合，能夠適應(yīng)不同管徑、彎管等復(fù)雜管道結(jié)構(gòu)。在面對不同的管道條件時(shí)，機(jī)器人能夠通過自動(dòng)調(diào)節(jié)姿態(tài)，確保其在狹窄或復(fù)雜的管道中順暢通過。

技術(shù)研發(fā)人員：張益鑫,賈樂,卜柳傲,萬文靜,曾松,王興堅(jiān),王少萍,苗憶南,馬靖宇,周以端,易智恒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6